Прочность и жесткость изгибаемых железобетонных элементов с трещинами при коррозионных повреждениях

• Автор: Никитин, Станислав Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Оглавление
1. Особенности деформирования коррозионно-поврежденных изгибаемых железобетонных элементов
1.1. Модели деградации бетона
1.2. Коррозия стальной арматуры в железобетонных конструкциях
1.3. Нарушения контакта арматуры с бетоном
1.4. Модели силового сопротивления изгибаемых железобетонных
элементов с трещинами
1.5. Модели деформирования и методы расчета коррозионно-
поврежденных железобетонных элементов
1.6. Выводы по главе
2. Диахронная модель силового сопротивления нетрещиностойких изгибаемых железобетонных элементов в условиях агрессивной среды эксплуатации
2.1. Экспериментальные основы работы изгибаемых железобетонных
элементов
2.2. Метод двух сечений
2.3. Моделирование деградации свойств материалов железобетонных
элементов
2.4. Модель деградации сцепления арматуры с бетоном
2.5. Диахронная модель деформирования коррозионно-поврежденных
изгибаемых железобетонных элементов с трещинами
2.6. Выводы по главе
3. Прочность, жесткость и долговечность изгибаемых железобетонных элементов
3.1. Методика и алгоритмы решения задач
3.1.1. Определение напряженно-деформированного состояния
коррозионно-поврежденных железобетонных элементов
3.1.2. Подбор сечения арматуры
3.1.3. Подбор сечения элемента
3.1.4. Определение долговечности элемента
3.2. Параметрический анализ диахронной модели сопротивления
изгибаемых железобетонных элементов
3.3. Верификация численных результатов
3.4. Выводы по главе

4. Расчетное обоснование проектов строительства и реконструкции промышленных зданий и сооружений с использованием диахронной модели.

4.1.1. Камский целлюлозно-бумажный комбинат
4.1.2. Каменская бумажно-картонная фабрика
4.2. Использование диахронной модели при проектировании вновь возводимых зданий и сооружений
4.3. Рекомендации по практическому применению диахронной модели

4.3.1. Проектирование изгибаемых железобетонных элементов с заданным сроком службы
4.3.2. Оценка технического состояния и долговечности эксплуатируемых железобетонных конструкций
4.3.3. Усиление железобетонных конструкций
4.3.4. Обеспечение однородной долговечности железобетонных конструкций
4.4. Краткое описание программы по расчету изгибаемых железобетонных конструкций, работающих при совместном действии силовых нагрузок и агрессии окружающей среды
4.5. Выводы по главе
Заключение
Условные обозначения
Литература
Приложение
Введение
Актуальность темы. Разрушающему воздействию агрессивных атмосферных и производственных сред, в той или иной степени, подвергается большинство строительных конструкций. Ущерб от этих воздействий из-за необходимости проведения ремонта и усиления конструкций превышает 5% общемирового валового дохода. В Российской Федерации указанные потери оцениваются в настоящее время в 20 - 25 млрд. рублей ежегодно. Парирование этой глобальной угрозы затруднено, в том числе, и вследствие неполного соответствия современным вызовам имеющейся научно-методической базы.
Нормы проектирования бетонных и железобетонных конструкций, обеспечивая в целом достаточно высокий технико-экономический уровень проектных решений, вопросам эксплуатационной надежности сооружений внимания уделяют явно недостаточно. Методологическое отставание действующих нормативных методик приводит к тому, что влияние агрессивных сред и режимов на сопротивление железобетона учитывается косвенным образом и чрезмерно обобщенно. Главным образом используется аппарат коэффициентов надежности, назначение численных значений которых носит во многом субъективный характер и имеет достаточно грубую градацию. Прямая оценка проектного ресурса вновь возводимых либо остаточного ресурса эксплуатируемых зданий и сооружений из железобетона существующими Нормами не регламентируется. Более того, в СНиП 2.03.11-85 [1] и РВСН 20-01-2006 СПб [2] срок эксплуатации - основополагающая характеристика для принятия решений по инженерной защите сооружений -не нормируется. В ГОСТ 31384-2008 [3] нормативный срок службы конструкций (50 лет) уже декларируется, но при этом оценка, например, предельного состояния по глубине повреждения бетона в средах разной агрессивности выполняется безотносительно к временному или времяподобному фактору.

расчета срока службы железобетонных конструкций инженерных сооружений с учетом коэффициента надежности по сроку службы. Автор предлагает использовать систему численных коэффициентов, назначаемых в зависимости от: влияния окружающей среды, формы конструкции и фронтальности воздействия, выбранной модели долговечности, глубины повреждения бетона и коррозии арматуры, толщины защитного слоя, диаметра арматурных стержней, расчетного сопротивления бетона и арматуры, проницаемости бетона и вида цемента, термообработки бетонной смеси.
В работе [15] предлагается комплексная модель деформирования железобетонных элементов, работающих в агрессивных средах, учитывающая изменение физических свойств бетонного тела элемента (см. гл. 1.1), образование равномерной и питтинговой коррозии, снижение сцепление между арматурными стержнями и бетоном при образовании продуктов коррозии металла.
Снижение площади арматуры предлагается определять прямым измерением, вскрывая отдельные участки конструкции. Снижения диаметра арматурного стержня будет равно:
ардг = а5 - 2 ба,
а изменение деформативности стали автор предлагает определять по [73]:
гТ = (!-«,- ЛЛ5) (30)
где оц - эмпирический коэффициент, ДА5 - снижение площади арматурного стержня.
Данная теоретическая модель показывает хорошую сходимость с опытными данными [16], однако не позволяет определить остаточный ресурс конструкции
Шире, по-видимому, перспективы применения методических разработок второго направления. Здесь, как правило, классические схемы предельных состояний нормальных сечений железобетонных элементов в той или иной форме синтезируются с набором функций деградации отдельных